CN113289654B - 一种氮掺杂石墨烯量子点-铁离子复合纳米酶及其制备和应用 - Google Patents

一种氮掺杂石墨烯量子点-铁离子复合纳米酶及其制备和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氮掺杂石墨烯量子点‑铁离子复合纳米酶及其制备方法和应用，属于纳米酶技术领域。所述氮掺杂石墨烯量子点‑铁离子复合纳米酶的制备方法，包括，以1‑氨基芘为碳源和氮源，H2O为反应介质，通过一步水热法合成氮掺杂型石墨烯量子点，与Fe3+复合后制得氮掺杂石墨烯量子点‑铁离子复合纳米酶，该纳米复合物具有拟过氧化物酶活性。氮掺杂石墨烯量子点‑铁离子复合纳米酶可以作为拟过氧化物酶，区分对苯二酚及其同分异构体，实现对对苯二酚的选择性比色检测。本发明制备方法简单，合成的纳米酶活性高。

Description

一种氮掺杂石墨烯量子点-铁离子复合纳米酶及其制备和 应用
技术领域
本发明涉及纳米酶技术领域，具体涉及一种氮掺杂石墨烯量子点-铁离子复合纳米酶及其制备方法和在检测对苯二酚中的应用。
背景技术
天然酶作为生物催化剂，能高效催化各种生物化学反应。然而，天然酶纯化成本较高、易于被蛋白酶水解、在极端pH和温度下容易变性。因此，合成具有模拟天然酶功能的“人工酶”广受关注。随着研究的深入，“纳米酶”成为近年来模拟酶领域的研究热点。纳米酶是指在纳米尺度上能呈现出酶学特性的纳米材料。与天然酶类似，纳米酶能在温和的生理条件下高效氧化酶的底物，产生与天然酶相同的反应产物，并可作为酶的替代品调节细胞代谢，用于疾病的诊断和治疗。与传统的人工酶相比，纳米酶更加稳定，成本更加低廉；并且纳米级的尺寸赋予了其诸多独特的性质，例如纳米酶的催化具有尺寸依赖性、多功能性以及对外部刺激的灵敏响应性。拟过氧化物酶是重要的纳米酶研究领域。目前研究者已经开发了铁基、钒基、金属基等多种拟过氧化物酶，然而这些材料本身存在一些弊端，如生物相容性较差，成本较高，制备过程复杂等。碳基纳米材料具有高的生物相容性、丰富的结构近年来广受关注。
石墨烯量子点(graphene quantum dot，GQDs)拥有良好的水溶性、较大的比表面积、易于表面功能化及发光特性可调节等多种优异的物理和化学特性，是用作拟过氧化物酶研究的理想材料。现有报道的石墨烯量子点纳米酶通常以含氧官能团为主，如通过在热的浓硝酸中氧化切割炭黑或者碳纳米管，可以制备具有拟过氧化物酶活性的GQDs纳米酶。但这一制备方法需要用到大量强氧化性酸，反应对环境不友好，且反应耗时、产率低。
科学家们研究发现，天然酶的催化活性中心大多为金属基蛋白。例如，辣根过氧化物酶(HRP)的催化中心为铁卟啉。其中，铁卟啉单元的Fe(III)可以吸附过氧化物，并且卟啉骨架中的C-N键可以促进催化过程中的电子转移。受这一启发，研究者将碳基纳米材料与金属单质/氧化物或金属离子结合，用于模拟铁卟啉的结构，制备新颖的拟过氧化物酶，例如碳点/Fe3O4(Sensors and Actuators B:Chemical,2017,247:691-696)、FePt-石墨烯氧化物(Materials Science&Engineering,2018,90:610-620)、Cu2+-C3N4(Nano Letters,2017,17(3):2043-2048)、Pt-碳点(New Journal of Chemistry,2015,39(5):4141-4146)等。
将杂原子掺杂到GQDs中制备杂原子掺杂GQDs是调控GQDs结构和性质的有效手段。纳米酶若想与底物实现特异性结合必须具有能够特异性识别底物的结构或基团。因此，如何将GQDs与金属离子复配，通过模拟天然酶的结构，得到催化性能增强的纳米酶是本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是将GQDs与金属离子复合，进而提供一种新的纳米酶材料。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种氮掺杂石墨烯量子点-铁离子复合纳米酶的制备方法，包括，将氨基芘水溶液进行水热反应制得氮掺杂石墨烯量子点，然后往氮掺杂石墨烯量子点溶液中加入铁离子溶液，搅拌制得氮掺杂石墨烯量子点-铁离子复合纳米酶。
所述氨基芘的分子式为C16H11N，结构式如下：
Figure BDA0003052276350000021
。
氨基芘可以同时作为碳源和氮源，通过一步水热法制备得到一种新的氮掺杂石墨烯量子点。由上述制备方法制得的反应产物经X射线光电子能谱图分析，证明了氮元素的存在。N 1s高分辨谱中402.1eV处的峰为氨基N，399.5eV和401.0eV的峰为吡咯N和石墨N。除氨基芘结构中具有的氨基外，氮掺杂石墨烯量子点还具有另外两种氮掺杂形式。这归因于1-氨基芘为路易斯碱，在水热过程中可呈现弱碱性、且部分氨基能够在水热反应中被氧化为硝基。经进一步的脱硝基、与氨基共价结合等融合方式，氮原子掺杂到GQDs骨架结构形成吡咯N和石墨N结构。
由于氨基芘水溶性差，当氨基芘浓度过高，容易导致进行水热反应的混合溶液中含有未完全溶解的氨基芘，为非均相反应介质，因此氨基芘浓度不宜过高。作为优选，水热反应体系中氨基芘的浓度为0.05～3.0mg/mL。更为优选，反应体系中氨基芘的浓度为0.5～2.0mg/mL。
水热反应温度过低时，水热反应效率较低。水热反应温度升高时，水热反应效率增高，常规水热釜的耐热温度为200℃。作为优选，所述水热反应的温度为170～200℃。水热反应时间过短时，分子融合不完全，水热反应效率较低。水热反应时间过长时，产物的尺寸分布较宽。作为优选，所述水热反应的时间为2～20小时。
为获得具有窄的尺寸分布、尺寸均一的氮掺杂石墨烯量子点，需要对反应产物进行尺寸分级。所述制备方法还包括：水热反应结束后，截留反应产物中分子量为500～3500Da之间的氮掺杂石墨烯量子点即为本发明的氮掺杂石墨烯量子点。
本发明技术方案中，由于选用的原料1-氨基芘同时含有碳和氮元素，该方法不需要外加氮源即可实现氮掺杂。与外加氮源的氮掺杂石墨烯量子点合成方法相比，合成过程更加简便。制备氮掺杂石墨烯量子点的产率为50％。与通过氧化切割大尺寸碳纳米材料的“自上而下”策略等相比，本发明的制备方法简单、且合成仅以水为反应介质，反应不涉及酸或者碱介质，反应绿色、经济。
所述的氮掺杂石墨烯量子点的尺寸分布在1.6-3.6nm，尺寸较为均一，平均尺寸为2.8nm，且具有单层石墨烯厚度。高分辨透射电镜可以看到清晰的晶格条纹，证明本发明提供的氮掺杂石墨烯量子点具有良好的结晶性。其晶格参数为0.21nm，符合sp2石墨碳的(102)衍射晶面。
所述的氮掺杂石墨烯量子点的最大激发波长为465nm，最大发射波长为520nm。此外，激发波长在405nm至465nm范围变化时，氮掺杂石墨烯量子点的荧光发射峰的位置没有明显偏移，表现出非激发依赖的性质。这证明其尺寸和表面状态的均一性较好。其绝对荧光量子产率可达21.8％，荧光寿命为4.1ns。
进一步的，本发明将氮掺杂石墨烯量子点分散于水中制得氮掺杂石墨烯量子点溶液，再与铁离子复合，制得的复合物具有拟过氧化物酶活性。本发明研究表明，除铁离子外，其他金属离子与氮掺杂石墨烯量子点混合后的产物无拟过氧化物酶活性。
过氧化物酶(peroxidase，POD，EC 1.11.1.7)是一种几乎存在于所有生物体中的同工酶，通常是以铁(III)原卟啉IX或亚铁原卟啉IX(四个吡咯环与Fe(III)配位)作为辅基的血红素蛋白。天然的过氧化物酶可分为哺乳动物和植物过氧化物酶，分子量范围从35,000到100,000Da。在反应过程中，过氧化物酶将过氧化物如过氧化氢(H2O2)或过氧化物(ROOH)还原，同时作为电子供体的还原底物被氧化。通过这种催化作用，过氧化物酶可以清除人体内氧化代谢的天然产物H2O2，因此过氧化物酶可以作为有效的抗氧化剂，用于预防由活性氧引起的并发症。此外，过氧化物酶也参与了人体内的多种代谢活动，可以直接或间接作为多种疾病的生物标志物。拟过氧化物酶是纳米酶研究领域中的重要分支。
氮掺杂石墨烯量子点自身没有拟过氧化物酶活性，但在氮掺杂石墨烯量子点中加入少量铁离子后，可以得到氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物，该复合物具有拟过氧化物酶活性。
铁离子是形成氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物的关键。当铁离子浓度过低时，会有过量的氮掺杂石墨烯量子点。由于铁离子本身具有微弱的拟过氧化物酶活性，过量的Fe3+又导致体系中存在过量的游离铁离子。作为优选，铁离子与氮掺杂石墨烯量子点按照1-5μmoL：1g进行混合。
优选的，所述铁离子溶液为氯化铁或者硝酸铁或者硫酸铁水溶液。
本发明技术方案制备的氮掺杂石墨烯量子点具有优异的水分散性，透射电镜表征证明具有超小的尺寸。当加入少量铁离子后，由于铁离子与氮掺杂石墨烯量子点中含氮位点的相互作用，形成氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物。复合物呈现均匀分散的梭形结构，尺寸约为30nm。高分辨透射电镜表征显示复合物中仍保留了氮掺杂石墨烯量子点完整的晶格结构。氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物经X射线光电子能谱图分析，证明了铁元素的存在。且Fe 2p的高分辨谱中同时检测到Fe3+和Fe2+的信号，这证明氮掺杂石墨烯量子点与铁离子二者间不仅存在络合作用还涉及到了电子转移。与氮掺杂石墨烯量子点的荧光寿命不同，氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物的荧光寿命为3.6ns。这也证明了氮掺杂石墨烯量子点与铁离子之间存在电子转移。
本发明还提供了一种利用上述制备方法制得的氮掺杂石墨烯量子点-铁离子复合纳米酶，该复合物具有拟过氧化物酶活性。以氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物催化过氧化氢(H2O2)氧化3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)为模型反应，可以验证其高的拟过氧化物酶活性。通过自由基捕获实验以及电子顺磁共振谱表征表明，氮掺杂石墨烯量子点-铁离子复合纳米酶可催化过氧化氢产生·O2 -。
以TMB和H2O2为底物，利用Michaelis-Menten方程及其双倒数Lineweaver-Burk曲线得出氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物的酶学参数。以TMB为底物时，米氏常数Km为0.1153mM，初始反应速率Vmax为6.875×10-8M/s。天然过氧化物酶-辣根过氧化物酶(HRP)的Km值为0.434mM。相比较而言，氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物的Km值较小，说明其对底物TMB有较好的结合性，这是由于氮掺杂石墨烯量子点的Zeta电位值为-7.29mV，这使得氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物荷负电荷，对带正电的TMB有较好的静电吸附能力。以H2O2为底物时，氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物的Km为1.740mM，Vmax为16.47×10-8M/s。这些酶学参数明显优于已报道的其他碳基拟过氧化物酶。此外，HRP的Vmax为4.36×10-8M/s，氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物的Vmax值与之相比提高了近4倍。这归因于铁离子与氮掺杂石墨烯量子点之间存在电子转移相互作用，加速了催化过程中的电子转移速率，进而表现出良好的协同催化效果。
本发明还提供了所述的氮掺杂石墨烯量子点-铁离子复合纳米酶在制备检测对苯二酚试剂盒中的应用。
对苯二酚(HQ)是一种酚类化合物，被广泛用于化妆品，染料，塑料，纺织，橡胶和药品生产。然而HQ具有高毒性和低降解性，过量使用或含量过高均会对人体产生危害。此外，实际样品中通常还含有邻苯二酚(CC)和间苯二酚(RE)两种HQ的同分异构体，它们与HQ具有相似的理化特性，不易区分。因此，选择性地检测HQ的含量具有重要意义。
本发明基于氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物的拟过氧化物酶性质，提出了一种简单易行、成本低廉的比色法用于HQ的选择性检测。在TMB+H2O2+氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物的溶液中分别加入CC和RE，反应10min后发现溶液的吸光度值没有明显变化，只有加入HQ时溶液的吸光度值大幅下降。这是由于氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物在催化过程中产生的·O2 -优先氧化电位较低的HQ使其变为醌类，使得体系中·O2 -氧化TMB生成的蓝色oxTMB变少，进而导致溶液颜色变浅，并且oxTMB在652nm处的特征吸收下降。溶液在652nm处的吸光度变化率与HQ的浓度在1～70μM范围之间具有较好的线性关系，检测HQ的检测限可达200nM。因此，所述氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物可用于检测对苯二酚。
本发明具备的有益效果：
(1)本发明采用氨基芘同时作为碳源和氮源，在水中通过一步水热法制得具有黄绿色荧光的石墨烯量子点，合成仅以水为反应介质，不涉及酸或者碱介质，反应绿色、经济。
(2)本发明将氮掺杂石墨烯量子点与铁离子复合得到的纳米复合物具有拟过氧化物酶活性，其酶活性优于天然酶HRP。
(3)本发明以氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物为纳米酶，提出了一种简单易行、成本低廉的比色法，可区分对苯二酚和其同分异构体，对苯二酚能够消耗氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物催化H2O2产生的·O2 -，进而降低体系对3,3',5,5'-四甲基联苯胺的氧化能力，而对苯二酚的两种同分异构体邻苯二酚和间苯二酚不具备这一效应。因此，实现了对对苯二酚的选择性检测。
附图说明
图1为氮掺杂石墨烯量子点的(TEM)照片(A)、原子力显微镜照片(B)、和不同激发波长下获得的荧光发射光谱(C)。其中A中内插图为氮掺杂石墨烯量子点的高分辨透射电镜(HRTEM)照片(上)和粒径分布图(下)。B中的内插图为红线相应的高度轮廓。C中激发波长在405-465nm间变化，相邻两条曲线的激发波长间隔10nm，内插图为在可见光(左)和365nm紫外光(右)下N-GQDs溶液的照片。
图2为氮掺杂石墨烯量子点的X射线光电子能谱图高分辨N1s谱。
图3为氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物的TEM照片(A)和HRTEM照片(B)。
图4为氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物的X射线光电子能谱图高分辨Fe2p谱。
图5为氮掺杂石墨烯量子点(N-GQDs)、铁离子(Fe3+)、氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物(Fe3+-N-GQDs)与H2O2和TMB混合反应10min后，溶液的吸收光谱。
图6为不同ROS捕获剂(1,4-苯醌，对苯二酚，色氨酸和叔丁醇)存在时，氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物氧化TMB所得产物的吸光度值(A)和5,5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物(DMPO)和H2O2或N-GQDs或Fe3+或Fe3+-N-GQDs在甲醇溶液的顺磁共振(ESR)光谱(B)。
图7为N-GQDs中加入不同的金属离子后，与过氧化氢和TMB混合溶液反应10min后在652nm处的吸光度值。
图8为Fe3+-N-GQDs与H2O2和TMB混合反应后加入邻苯二酚(CC)、间苯二酚(RE)和对苯二酚(HQ)后在652nm处的吸光度值。
图9为Fe3+-N-GQDs与TMB中加入不同浓度的H2O2反应10min后的吸收光谱(A)和比色检测HQ的线性拟合曲线(B)。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。若无特别说明，实施例中涉及的实验方法均为常规方法，采用的试剂均为常规试剂公司购买。
实施例1
一、氮掺杂石墨烯量子点的水热合成
1、在氨基芘的水溶液中水热合成一定时间后，所得到的溶液透析提纯后进一步冷冻干燥制得氮掺杂石墨烯量子点固体。其中，氨基芘浓度为0.5mg/mL，水热反应温度为200℃，水热反应时间为10h。反应产物经截留分子量为500Da的透析袋充分透析后，将透析袋内溶液再次经截留分子量为3500Da的透析袋充分透析，透析袋外溶液即为氮掺杂石墨烯量子点溶液。
2、表征与检测
对步骤1中制备的氮掺杂石墨烯量子点(N-GQDs)进行透射电镜、原子力显微镜、荧光发射光谱、X射线光电子能谱、顺磁共振光谱等测试表征。
图1为氮掺杂石墨烯量子点的(TEM)照片(A)、原子力显微镜照片(B)、和不同激发波长下获得的荧光发射光谱(C)。其中A中内插图为氮掺杂石墨烯量子点的高分辨透射电镜(HRTEM)照片(上)和粒径分布图(下)。B中的内插图为红线相应的高度轮廓。C中激发波长在405-465nm间变化，相邻两条曲线的激发波长间隔10nm，内插图为在可见光(左)和365nm紫外光(右)下N-GQDs溶液的照片。
可以看出，氮掺杂石墨烯量子点的分散性良好，具有清晰的晶格条纹。这说明所合成的氮掺杂石墨烯量子点具有良好的结晶性，其晶格参数为0.21nm，符合sp2石墨碳的(102)衍射晶面。氮掺杂石墨烯量子点的尺寸分布在1.6-3.6nm，尺寸较为均一，平均尺寸为2.8nm。片层厚度大约分布在0.8-0.9nm，证明合成的氮掺杂石墨烯量子点具有单层的石墨烯结构。
N-GQDs的最大激发波长为465nm，最大发射波长为520nm。并且激发波长在405nm至465nm范围变化时，N-GQDs2的荧光发射峰的位置没有明显偏移，表现出非激发依赖的性质。这证明其尺寸和表面状态的均一性较好。
此外测得氮掺杂石墨烯量子点的绝对荧光量子产率为21.8％，荧光寿命为4.1ns。
图2为氮掺杂石墨烯量子点的高分辨N1s谱。402.1eV处的峰为氨基N，399.5eV和401.0eV的峰为吡咯N和石墨N。
二、氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物的制备
1、按照铁离子与氮掺杂石墨烯量子点2μmoL：1g进行混合，制备氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物(Fe3+-N-GQDs)。
具体的，将氮掺杂石墨烯量子点分散于水中，质量百分比浓度为1g/L，往溶液中加入硫酸铁溶液，体系中铁离子浓度为2μmol/L，用玻璃棒将溶液搅拌1分钟，制得氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物，进一步冷冻干燥后制得固体。
2、表征与检测
对上述步骤制备的氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物进行透射电镜、原子力显微镜、荧光发射光谱、X射线光电子能谱、顺磁共振光谱等测试表征。
图3为氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物的TEM照片(A)和HRTEM照片(B)。可以看出，Fe3+-N-GQDs呈现均匀分散的梭形结构，尺寸约为30nm。高分辨TEM照片中，可以看出复合物存在许多属于N-GQDs的晶格条纹，这说明了氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物仍保留了GQDs完整的晶格结构。
图4为氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物的的X射线光电子能谱图高分辨Fe2p谱，可以同时检测到Fe3+和Fe2+的信号，这证明氮掺杂石墨烯量子点与铁离子二者间不仅存在络合作用还涉及到了电子转移。与氮掺杂石墨烯量子点的荧光寿命不同，氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物的荧光寿命为3.6ns。这也证明了氮掺杂石墨烯量子点与铁离子之间存在电子转移。
图5为氮掺杂石墨烯量子点(N-GQDs)、铁离子(Fe3+)、氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物(Fe3+-N-GQDs)与H2O2和3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)混合反应10min后，溶液的吸收光谱。H2O2+TMB、以及H2O2+TMB+N-GQDs两种混合物溶液在测定范围内，基本没有光吸收。当体系中存在Fe3+时，由于Fe3+与过氧化氢可以发生类似芬顿反应，氧化TMB生成氧化TMB(oxTMB)。oxTMB为蓝色物质，在652nm处有特征吸收。但由于Fe3+的活性较低，652nm处的吸光度较低。而当体系中存在Fe3+-N-GQDs时，溶液在652nm处的吸光度很高。这证明Fe3+-N-GQDs具有拟过氧化物酶活性，可以催化过氧化氢氧化TMB。
为了明确Fe3+-N-GQDs催化过程中产生的活性氧(ROS)类型，进行了ROS捕获实验。图6(A)为不同ROS捕获剂(1,4-苯醌，对苯二酚，色氨酸和叔丁醇)存在时，氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物氧化TMB所得产物的吸光度值。其中对苯醌为·O2 -捕获剂，色氨酸为1O2捕获剂，叔丁醇为·OH捕获剂。可以看到只有加入对苯醌的体系吸光度值明显下降，说明体系中的ROS被有效捕获，降低了对TMB的氧化能力，使得产物oxTMB的量减少，溶液吸光度减少。这证明Fe3+-N-GQDs催化过程中产生的ROS主要是·O2 -。通过ESR测试进一步验证了上述结论。图6(B)为5,5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物(DMPO)和H2O2或N-GQDs或Fe3+或Fe3+-N-GQDs在甲醇溶液的ESR光谱。在DMPO与H2O2的体系中，DMPO-·O2 -加合物的四线ESR谱强度较弱。而加入N-GQDs的体系加合物信号几乎没有提升，加入Fe3+的体系中信号仅有微弱提升。与之不同的是，加入Fe3+-N-GQDs后，DMPO-·O2 -加合物的ESR谱强度显著提高。这也证明了Fe3+-N-GQDs可催化过氧化氢产生·O2 -。
考察了除Fe3+外的其他金属离子与N-GQDs作用后的拟过氧化物酶活性。图7为N-GQDs中加入不同的金属离子后，与过氧化氢和TMB混合溶液反应10min后在652nm处的吸光度值。结果表明只有加入Fe3+后溶液的吸光度值明显提高，加入其他金属离子后吸光度值无明显变化。这说明N-GQDs只能与铁离子复合生成具有拟过氧化物酶活性的纳米复合物。
图8为Fe3+-N-GQDs与H2O2和TMB混合反应后加入邻苯二酚(CC)、间苯二酚(RE)和对苯二酚(HQ)后在652nm处的吸光度值。可以看出，只有加入HQ的溶液吸光度值大幅下降。这是由于Fe3+-N-GQDs在催化过程中产生的·O2 -优先氧化电位较低的HQ使其变为醌类，使得体系中·O2 -氧化TMB生成的蓝色oxTMB变少，进而导致溶液颜色变浅，并且652nm处的吸光度值下降。
图9为Fe3+-N-GQDs与TMB中加入不同浓度的H2O2反应10min后的吸收光谱(A)和比色检测HQ的线性拟合曲线(B)。溶液在652nm处的吸光度变化率与HQ的浓度在1～70μM范围之间具有较好的线性关系，检测HQ的检测限为200nM。
实施例2
1、氮掺杂石墨烯量子点的水热合成
在氨基芘的水溶液中水热合成一定时间后，所得到的溶液透析提纯后进一步冷冻干燥制得氮掺杂石墨烯量子点固体。其中，氨基芘浓度为2.0mg/mL，水热反应温度为180℃，水热反应时间为6h。反应产物经截留分子量为500Da的透析袋充分透析后，将透析袋内溶液再次经截留分子量为3500Da的透析袋充分透析，透析袋外溶液即为氮掺杂石墨烯量子点溶液。
2、氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物的制备
按照铁离子与氮掺杂石墨烯量子点3μmoL：1g进行混合，制备氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物(Fe3+-N-GQDs)。
具体的，将氮掺杂石墨烯量子点分散于水中，质量百分比浓度为0.5g/L，往溶液中加入硝酸铁溶液，体系中铁离子浓度为1.5μmol/L，铁离子加入后，用玻璃棒将溶液搅拌1分钟，制得氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物，进一步冷冻干燥后制得固体。
3、表征与检测
对具体实施例2中氮掺杂石墨烯量子点和氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物进行透射电镜、原子力显微镜、荧光发射光谱、X射线光电子能谱、顺磁共振光谱等测试表征，实施例2制备的氮掺杂石墨烯量子点同样具有单层结构、黄绿色荧光，氮掺杂石墨烯量子点-铁离子纳米复合物具有拟过氧化物酶活性，可以用于对对苯二酚的选择性检测。
以上实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种氮掺杂石墨烯量子点-铁离子复合纳米酶的制备方法，其特征在于，包括，将氨基芘水溶液进行水热反应制得氮掺杂石墨烯量子点，合成仅以水为反应介质，然后往氮掺杂石墨烯量子点溶液中加入铁离子溶液，所述铁离子与氮掺杂石墨烯量子点按照1-5 μmoL：1g进行混合，搅拌制得氮掺杂石墨烯量子点-铁离子复合纳米酶。
2.如权利要求1所述的氮掺杂石墨烯量子点-铁离子复合纳米酶的制备方法，其特征在于，水热反应体系中氨基芘的浓度为0.05~3.0 mg/mL。
3.如权利要求2所述的氮掺杂石墨烯量子点-铁离子复合纳米酶的制备方法，其特征在于，水热反应体系中氨基芘的浓度为0.5~2.0 mg/mL。
4.如权利要求1所述的氮掺杂石墨烯量子点-铁离子复合纳米酶的制备方法，其特征在于，水热反应的温度为170~200℃，时间为2~20小时。
5.如权利要求1所述的氮掺杂石墨烯量子点-铁离子复合纳米酶的制备方法，其特征在于，还包括：水热反应结束后，截留反应产物中分子量为500~3500Da之间的氮掺杂石墨烯量子点。
6.如权利要求1所述的氮掺杂石墨烯量子点-铁离子复合纳米酶的制备方法，其特征在于，所述铁离子溶液为氯化铁或硝酸铁或硫酸铁水溶液。
7.一种由权利要求1-6任一项所述的制备方法制得的氮掺杂石墨烯量子点-铁离子复合纳米酶。
8.如权利要求7所述的氮掺杂石墨烯量子点-铁离子复合纳米酶在制备检测对苯二酚试剂盒中的应用。
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